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施氏假单胞菌A1501中非编码RNA crcy的功能鉴定及其调控机制

施氏假单胞菌A1501中非编码RNA CrcY的功能鉴定及其调控机制

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作者：谷伟中国农业科学院

学位级别：硕士

当环境中存在多种生长介质时,微生物会利用自身代谢调控系统,优先选择最适碳源进行生长,同时非优势碳源的利用被抑制,这种现象叫做碳代谢抑制调控。假单胞菌中碳代谢调控系统主要由二元调控系统CbrAB,全局性调节蛋白Crc以及非编码RNA C... 详细信息

当环境中存在多种生长介质时,微生物会利用自身代谢调控系统,优先选择最适碳源进行生长,同时非优势碳源的利用被抑制,这种现象叫做碳代谢抑制调控。假单胞菌中碳代谢调控系统主要由二元调控系统CbrAB,全局性调节蛋白Crc以及非编码RNA CrcZ及crcy组成。该系统中,CrcZ及crcy可以与Crc进行高效、特异的结合,从而严谨调控Crc对靶基因的表达。在施氏假单胞菌A1501中,基因组及转录组分析发现一个非编码RNA crcy的类似物。5’-RACE实验确定其转录方向与两侧的基因相同。序列分析表明,crcy内部具有6个Crc结合位点,它们在空间呈非配对的茎环结构,更利于结合Crc蛋白。crcy与CrcZ具有相同的起始位点、高度保守的Crc结合位点和一个非ρ依赖的终止子。本实验应用Northern blot杂交在功能上证明了crcy的存在。通过构建crcy缺失突变株及过表达菌株,同时引入crcy突变株、crcyZ双突变株、crc突变株、cbrA突变株、cbrB突变株作为对照株,本实验研究了crcy与CrcZ对菌株生长、抵御胁迫能力以及碳代谢抑制等的调控作用。结果表明,crcy与CrcZ可以在功能上协同互补。当一方缺失后,另一方能够补偿性增加,确保碳代谢调控的正常进行。共同敲除crcy和crcZ后,crcyZ双突变株在混合碳源中的生长远不及野生型,这表明其生长受到碳代谢抑制作用的影响。此外,crcyZ双突变株抵御逆境胁迫(如高盐、热激、H202冲击)、趋化及运动性等方面的能力被削弱。固氮酶活实验表明,单独缺失crcy或crcZ几乎不影响固氮酶活。但共同敲除crcy和crcZ后,crcyZ双突变株的酶活值仅为野生型的一半,这与cbrB突变株和crc突变株的结果相同。过表达crcy使酶活值下降一半,但过表达crcZ对酶活值影响不大。通过一系列实验及相关基因表达水平(RT-PCR)分析,我们发现crcy+CrcZ表达总量与酶活值的大小在一定范围内正相关。当总量达到一定水平时,继续增加总量不会显著增强固氮酶活。而当总量极低或不存在时,固氮酶活不会消失,效率约为野生型的一半。

关键词：施氏假单胞菌A1501 碳代谢抑制固氮 crcy CrcZ

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